提高膜片式F-P腔光纤压力传感器灵敏度的试验研究

膜片式F-P腔光纤压力传感器是基于法布里-珀罗干涉原理,采用微电子机械系统(MEMS)技术加工而成。在实际应用中,不同的测试环境对传感器灵敏度的要求各不相同,如果针对不同灵敏度,分别采用MEMS工艺批量化生产,则会造成生产成本过高,经济化效益降低。本文利用湿法腐蚀的方法对传感器进行膜片减薄试验,在一定范围内提高了传感器的压力灵敏度,从而满足了不同的测试需求。膜片减薄后,传感器的灵敏度可达34.2 nm/kPa,压力标定曲线的线性度为0.9997,传感器的非线性误差为0.05%,能够实现0~120 kPa(绝压)范围内压力的准确测量。     

低频标准角振动台

低频标准角振动台产生标准角位移、角速度和角加速度,用正弦信号对角位移传感器、角速度传感器(陀螺、转速表等)和角加速度计进行幅频和相频特性校准。简要介绍了低频标准角振动台的工作原理,并应用其对角运动传感器进行校准。校准范围为0.1~100H z;幅值灵敏度不确定度优于1%;相移不确定度小于1°。     

声表面波扭矩传感及其在航空发动机领域的潜在应用

分析了声表面波传感器谐振频率随扭矩变化的传感机理,实际制作了差动型声表面波传感器,并通过网络分析仪测试了传感器的线性度和灵敏度。在此基础上搭建了阅读器收发链路,通过阅读器实现了转轴扭矩的无线无源检测。与现有航空发动机测量扭矩时常用的滑环、变压器、电池等能量供给和信号传输方式相比较,该研究方案和搭建的测试系统在一定程度上可以有效地解决可靠供电和信号传输的困难。     

RVDT传感器仿真电路的设计与研究

RVDT(Rotary Variable Differential Transformer)传感器是一种差动式变压器,用于将机械位移信号转换成电信号,具有灵敏度高、线性度好、分辨率高、寿命长及可靠性高等优点,在航空领域有着广泛的应用。由于RVDT传感器的输出信号为差分信号,传统的仪器仪表不能直接模拟RVDT传感器的信号...     

基于数值理论与拓扑优化下电阻式应变传感器灵敏度的研究

对于电阻式应变传感器,灵敏度是衡量传感器测量精度的重要指标之一。对现有电阻式应变传感器结构进行优化使其灵敏度提高,从而可提高电阻式应变传感器测量精度。首先利用WorkBench有限元软件和数值理论,计算电阻式应变传感器的灵敏度理论值,接下来基于拓扑软件以质量降低50%和最大应力不超过材料许用应力为约束条件进行拓扑优化。最后对拓扑优化后电阻式应变传感器结构进行灵敏度理论计算。研究结果表明,拓扑优化后电阻式应变传感器的灵敏度为2.57 mV/V,原有的结构灵敏度为2.25 mV/V,拓扑优化后的灵敏度比原有有利提高了14.2%。     

WO3基三甲胺气敏传感器的研制

采用溶胶-凝胶法制备了WO3材料,利用扫描电镜、透射电镜等现代分析测试手段,分析了材料的微观结构,并以其为基材掺杂少量的Pd制成了检测鱼鲜度的三甲胺(TMA)气敏传感器.研究发现该传感器具有工作温度低,响应下限低,灵敏度高,选择性及稳定性好等特点.     

Love波飞机结冰传感器研究

Love波结冰传感器有望应用于飞机结冰预测与监测,其通过Love波在导波层中的传播变化,来敏感导波层表面冰的厚度以及状态变化。在Zimmermann理论基础上,根据Love波结冰传感器实际结构,针对导波层为冰层及压电材料为ST90°X石英的实际实验情况进行了仿真计算,计算得到了冰层厚度与相速之间的特性关系,以及冰层厚度对灵敏度的影响,并与N.Bari等的灵敏度理论的计算结果进行了比较,结果表明Love波结冰传感器的灵敏度与相速的理论计算是正确的。通过初步的实验对Love波结冰传感器进行原理性的验证研究,实验结果表明Love波结冰传感器可以明显区分空气、水和冰的状态,实验数据符合理论计算的结果。     

高温磁悬浮轴承用位移传感器的研究

针对差动变压器式位移传感器的性能及其在高温磁悬浮轴承中的应用,对环境温度升高影响差动变压器式位移传感器（DTDS）性能的机理和特征以及所采用的温度补偿技术进行了研究。采用比值方式的处理电路以及加入补偿电阻的方法改善了温度升高所带来位移传感器灵敏度升高、温度漂移和时间漂移的问题。对不同温度下的差动变压器式位移传感器进行标定得到了位移传感器的动静态性能,并将其应用到单自由度高温磁悬浮轴承（HTAMB）试验台上进行静态和模拟动态悬浮。研究结果表明,环境温度为550 ℃,被测物体移动范围在-0.35~+0.35 mm时,位移传感器的灵敏度在19.62 mV/μm,线性度为±0.74%,迟滞性为±0.40%,重复性为±0.97%,传感器截止频率在800 Hz左右;在单自由度高温磁悬浮轴承试验台上使用所研制的高温位移传感器,能实现被悬浮物体的稳定悬浮。     

ICP加速度传感器恒定电流对其灵敏度的影响

在振动与冲击测试中,ICP加速度传感器应用较为广泛,而传感器灵敏度是其最基本的指标之一。实际使用时,ICP加速度传感器通常都会配有信号调节仪,该调节仪为ICP加速度传感器提供恒定电流,不同的信号调节仪所提供的恒定电流也会有所不同。在不同恒定电流情况下,传感器灵敏度是否随之变化,如何变化？针对这一问题我们展开讨论。     

工艺偏差对压阻式硅微压力传感器性能的影响

工艺实践表明,采用体硅湿法刻蚀工艺加工压阻式微型压力传感器时,敏感膜片会存在厚度偏差,电阻条偏离应力最大区域导致位置偏差,电阻条偏离期望的[110]晶向造成角向偏差.结合工艺实验并借助有限元法分析了上述几种主要工艺偏差对灵敏度、线性度等性能的影响.研究表明,2μm的厚度偏差会使灵敏度下降大约10%,线性度会明显下降;位置偏差会使敏感元件偏离应力最大区域而降低灵敏度:5°的电阻条角向偏差会使灵敏度下降大约3%.相关研究可为最大程度减小工艺偏差的影响提供参考依据.     

压电式加速度传感器灵敏度校准虚拟仪器设计

虚拟仪器是计算机技术与仪器技术深层次结合产生的全新概念的仪器，它实现了测量仪器的智能化、多样化、模块化特点。在虚拟仪器的硬件平台确定后，选用LabVIEW软件作为虚拟仪器软件平台，并利用其图形化编程特点，在虚拟信号发生器程序设计基础上设计了传感器灵敏度校准程序，并应用该程序实现了压电式加速度传感器灵敏度校准。与使用传统仪器进行压电式加速度传感器校准相比，具有校准过程速度快、操作简单、且校准结果准确的特点。     

航空新型静电传感器建模与标定实验

静电传感器是一种用于航空发动机润滑油路中磨粒在线监测的新型传感器,为了对静电传感器的特性进行研究,改进了静电传感器的数学模型,设计了静电传感器标定装置。标定装置通过高压电场使油滴荷电,可以产生电量和极性可调的带电油滴,并可通过静电计准确测量产生的油滴电量。通过对数学模型的分析,以及标定实验的实验研究,确定了传感器的空间灵敏度分布;发现并验证了定速带电油滴沿着传感器固定径向位置移动时,静电传感器输出电压的峰值与施感电荷呈线性关系;通过标定实验获得了传感器的标定曲线,并进一步定量确定了传感器静态灵敏度在径向位置上的分布,标定实验也同时验证了数学模型的正确性。     

高温磁悬浮轴承用位移传感器的研究简

 针对差动变压器式位移传感器的性能及其在高温磁悬浮轴承中的应用,对环境温度升高影响差动变压器式位移传感器（DTDS）性能的机理和特征以及所采用的温度补偿技术进行了研究。采用比值方式的处理电路以及加入补偿电阻的方法改善了温度升高所带来位移传感器灵敏度升高、温度漂移和时间漂移的问题。对不同温度下的差动变压器式位移传感器进行标定得到了位移传感器的动静态性能,并将其应用到单自由度高温磁悬浮轴承（HTAMB）试验台上进行静态和模拟动态悬浮。研究结果表明,环境温度为550 ℃,被测物体移动范围在-0.35~+0.35 mm时,位移传感器的灵敏度在19.62 mV/μm,线性度为±0.74%,迟滞性为±0.40%,重复性为±0.97%,传感器截止频率在800 Hz左右;在单自由度高温磁悬浮轴承试验台上使用所研制的高温位移传感器,能实现被悬浮物体的稳定悬浮。     

考虑非线性因素的科氏质量流量计灵敏度分析

基于科氏质量流量计(CMF)测量管的工作原理,为了提高传感器的灵敏度,了解其振动过程中非线性项对于CMF灵敏度的影响至关重要。以U型管科氏质量流量计为研究对象,考虑非线性因素,用比较法推导出非线性项对于CMF灵敏度的影响。此外,通过实验仿真,优化传感器结构,进而提高传感器灵敏度。     

基于光纤传感器的SRM界面黏接应力监测

界面黏接应力是SRM(固体火箭发动机)药柱结构完整性重要方面,也是健康监测的重要参数。为实现对黏接应力实时在线监测,设计了一种聚合物封装的FBG(光纤布拉格光栅)传感器,将其埋入HTPB(hydroxyl-terminated polybutadiene)推进剂/衬层界面黏接试件中。通过对试件在受到拉应力作用下FBG传感器反射光谱的模拟和应力响应测试试验研究了FBG传感器对应力响应规律。结果表明:FBG传感器中心波长随着试件的拉应力增大而减小,线性度较好,且传感器具有较高的灵敏度和稳定性。试件黏接性能测试试验中,FBG传感器性能保持完好,黏接试件强度满足技术指标,验证了传感器封装和埋入方式的可行性。      

易燃毒性气体检测电路设计

从TGS813气敏传感器灵敏度特性出发，给出了采用该传感器检测易燃毒性气体，消除传感器离散性、非线性影响的检测电路设计方法。     

激光陀螺磁特性研究

本文分析了激光陀螺磁敏感原理,研究了腔内激光束椭偏度的产生机理,设计了高消光比激光束椭偏度测量系统。实验结果表明,激光陀螺磁灵敏度大小与磁场方向有关,输出激光束的椭偏度越大,磁灵敏度越大。研究表明,通过减小输出激光束的椭偏度,可减小激光陀螺磁灵敏度,从而增强激光陀螺环境适应性,提高激光陀螺的成品率。     

一种新型ZOC智能化测压系统

介绍一种国内最新的智能测压系统,这是一个模块化、小型化的电子压力自动扫描系统。它包括电子扫描阀、工作传感器组合、标准传感器、自动校准单元、放大电路、A/D转换、采样接口及单片微机系统。用它可以实现多点压力的实时数据采集与处理、实时对传感器的零点(Z)、工作点(O)、及标准点(C)等状态进行自动转换,并实时地对传感器的零点、灵敏度、线性度、温漂、时漂等误差进行自动补偿与修正。 对该系统的原理、结构特点及实验结果分析进行了简要叙述。这种系统测量精度高、自动化程度高,特别适用于航空发动机试车台及风洞试验中的压力测量与处理。     

双端固支石英振梁力频系数与热弹性品质因数分析

双端固支石英振梁作为微型谐振式石英传感器的核心敏感元件，其力频系数和品质因数对传感器的灵敏度和分辨率具有重要的影响。石英振梁的力频系数越高，同等条件下传感器的灵敏度也越高；振梁品质因数越高，传感器的分辨力亦越高。对于工作于一阶振动模态的石英振梁而言，力频系数与热弹性品质因数仅与其自身的结构尺寸参数有关。通过分析发现，石英振梁的力频系数与热弹性品质因数之间存在一定的矛盾。详细分析了石英振梁力频系数与热弹性品质因数的特点及两者之间的定量影响，给出了两者的理论模型与仿真方法，建立了力频系数-热弹性品质因数的目标优化函数。分析结果表明，在音叉尺寸范围内，目标优化函数值从0.064增加为0.64，且变化趋势与品质因数相类似。最后，分析了在设计用于微型谐振式石英传感器的双端固支石英振梁时该如何获得最佳的传感器性能。     

洗流测量传感器的试验和计算研究

在理想流体线性理论范围内求出轴对称洗流传器的灵敏度系数。给出了有关来流的刀口角，Ｍ数和Ｒｅ数对康拉特传感器灵敏度影响的试验研究结果。